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de:300:330:334 [2018/04/17 17:29] (aktuell)
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 +~~CLOSETOC~~ ​
 +======334 Wasserhaushalt,​ Bodenstruktur======
  
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 +=====Beschrieb und Begriffe=====
 +Der Wasserhaushalt im landwirtschaftlichen Kulturland behandelt den Zu- und Abfluss von Oberflächen- und Grundwasser. Die vorherrschende Boden- und Gefügestruktur in Kulturlandböden beeinflusst die Wachstumsbedingungen für die Pflanzen. Die Regelung des Boden-, Luft, Wärme- und Wasserhaushalts erfolgt in staunassen Böden mittels Entwässerungssystemen und Bewässerungen (vgl. [[300:​330:​335|335 Projektierung]] und [[400:​420:​425|425 Ausführung]]).
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 +{{:​300:​330:​unbenannt.png?​750|}}
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 +**Entwässerungssysteme / Pumpwerke**\\
 +Unterschieden werden selektive und systematische Entwässerungsanlagen.\\
 +Das **selektive Entwässerungssystem** (Bedarfsdrainage) entwässert Senken, Wasseraufstösse,​ wasserführende Bodenschichten oder die Gleitschicht abgerutschten Bodens. Wegentwässerungen sind selektive Entwässerungen.\\
 +Das **systematische Entwässerungssystem** mit der Anordnung mehrerer parallel verlaufender Sauger wird in der Fläche zur Abführung von gestautem Wasser angewendet. Zusammenhängende Sauger- und Sammlersysteme werden in Drainabteilungen (Deutschland:​ Dränbeet) zusammengefasst.\\
 +Liegen die zu entwässernden Flächen unterhalb des Vorfluters wie zum Beispiel in den grösseren Flusstälern (St. Galler Rheintal, Grosses Moos usw.), wird das überschüssige Wasser am tiefsten Abflusspunkt mittels **Pumpwerk** in den Vorfluter hoch gepumpt.
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 +**Drainage / Sauger**\\
 +Drainagen sind unterirdische Rohranlagen. Sie sind wasserdurchlässig und führen in stark ton- und schluffhaltigen landwirtschaftlichen Böden stauendes Wasser ab. Man nennt solche entwässernden Röhren auch Sauger. Die Nennweiten liegen meist zwischen 60 und 100 mm. Das Material bestand früher vorwiegend aus Ton, heute vermehrt aus gelochten Kunststoffschläuchen. Die Drainierung bewirkt optimale Wachstumsbedingungen für die Kulturpflanzen. Die Abführung des stauenden Wassers über die Drainage ermöglicht eine verbesserte Bodengefüge- und Porenbildung,​ Durchlüftung und Erwärmung des Bodens.
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 +**Sammelleitung / Sammler / Sickerleitung**\\
 +Die Sammelleitung,​ kurz **Sammler** genannt, ist wie die Drainage eine unterirdische Rohranlage und erfüllt zwei Funktionen. Sie leitet einerseits das Wasser aus einmündenden Drainagen in den nächsten Vorfluter ab und entwässert andererseits als Sauger das Kulturland mit den Rohröffnungen. Die Nennweiten liegen meist zwischen 120 und 200 mm. Das Material bestand früher vorwiegend aus Ton und Zement, heute werden vermehrt PE Kunststoffrohre verwendet.\\
 +Entlang von Wegen wird zum Schutz der Tragschicht zufliessendes Wasser mit gelochten Rohren und einer Geröllpackung als **Sickerleitung** gefasst und abgeleitet.
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 +**Hauptleitung / Ableitung / Transportleitung**\\
 +Die Ableitung ist eine unterirdische Rohranlage mit der Aufgabe, das aus den Saugern und Sammlern zufliessende Wasser ungehindert dem nächsten offenen Gerinne zuzuführen. Die Nennweiten sind meist 250 mm oder grösser. Das Material besteht vorwiegend aus Zement. Bei den Nennweiten bis 300 mm werden oft PE Kunststoffrohre verwendet.
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 +**Schächte / Einlaufschacht / Kontrollschacht**\\
 +Der Schacht sammelt das aus Saugern, Sammlern oder Transportleitungen zufliessende Wasser. Über eine Drainage oder Ableitung wird das gesammelte Wasser dem nächsten Vorfluter zugeführt. \\
 +Der **Einlaufschacht** sammelt das oberflächlich zufliessende Wasser, meist entlang von Wegen. \\
 +Der **Kontrollschacht** sammelt das aus Drainagen und Sammlern zufliessende Wasser. Er nimmt kein Oberflächenwasser (Tagwasser) auf.\\
 +Der Schacht dient der Zugänglichkeit zu den unterirdisch verlegten Rohrleitungen. Er ermöglicht die Überwachung und den Unterhalt der ein- und ausmündenden Leitungen. Schächte werden mit Vorteil in Abständen von rund 60 bis 80 Metern verlegt.\\ ​
 +Schächte sollten möglichst über einmündenden Saugern, Sammlern oder Hauptleitungen sowie bei grossen Richtungs- und Längsneigungswechseln oder bei Änderungen der Nennweiten von Hauptleitungen platziert werden.
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 +**Grabenentwässerung / Sickergraben**\\
 +Die **Grabenentwässerung** leitet das aus Saugern, Sammlern und Hauptleitungen zufliessende Wasser in einem offenen Grabenprofil ab. Grabenentwässerungen dienen auch der Ableitung von Quellenwasser. Sehr oft gelten offene Grabenentwässerungen als öffentliche Fliessgewässer mit besonderen Nutzungseinschränkungen. Entlang von Wegen oder in Ursprungsparzellen werden kleine Grabenentwässerungen oft auch mit einer Schotter- oder Geröllpackung als **Sickergraben** ausgeführt.\\
 +Bei baulichen Eingriffen gelten zudem erhöhte Anforderungen bezüglich baulicher, ökologischer und hydrologischer Ausstattung.
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 +**Ein- und Auslaufsicherung / Rückschlagklappen**\\
 +Die Ein- oder Auslaufsicherung ist eine bauliche Vorrichtung zur Verhinderung von Ausschwemmungen und Auskolkungen des Bodens im Übergangsbereich zwischen einem offenen Graben und einer Rohrleitung,​ allenfalls einem Bachdurchlass.\\
 +Entlang grösserer Fliessgewässer kann im Ausmündungsbauwerk in den Vorfluter eine Rückschlagklappe eingebaut werden, welche bei hoher Wasserführung den Wasserrückstau ins Entwässerungssystem verhindert und Schutz vor eindringenden Tieren bietet.
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 +**Vorflut / Vorfluter**\\
 +Die Vorflut bezeichnet die Ableitung überschüssigen Wassers. Bei Entwässerungssystemen wird das stauende bzw. das für Kulturpflanzen überschüssige Wasser aus dem Wurzelbereich abgeführt. Der Vorfluter leitet das aus Saugern, Sammlern, Hauptleitungen oder offenen Gräben zufliessende Wasser schadlos ab.
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 +=====Ziele / Vorteile=====
 +Drainagen haben den Zweck, den Ertrag landwirtschaftlicher Kulturen zu steigern und die Bewirtschaftung des Bodens zu erleichtern. Sie können mehr Oberflächenwasser aufnehmen und speichern und vermindern damit das Erosionsrisiko eines Bodens.\\
 +Entwässerungssysteme dienen der Regulierung des Bodenwasserhaushalts und verbessern ​ neben weiteren meliorativen Bodenverbesserungen primär die Wachstumsbedingungen landwirtschaftlicher Kulturpflanzen. In staunassen Böden mindern Drainagen die rasche Auswaschung pflanzlicher Hilfsstoffe wie Dünger usw.\\
 +Sie ermöglichen eine optimale Gefügebildung zur Speicherung des pflanzenverfügbaren Porenwassers,​ zur verbesserten Durchlüftung und Erwärmung des Bodens im Wurzelbereich bis auf eine Bodentiefe von rund 1 Meter.\\
 +Entwässerte Böden erhalten und verbessern Fruchtfolgeflächen. Sie lassen sich maschinell gut bewirtschaften und tragen so zur Senkung der Produktionskosten des Landwirtschaftsbetriebes bei. In bewässerten Flächen (vgl. auch [[300:​330:​335|335 Bewässerung]] helfen sie, die Versalzung des Bodens zu mindern.\\
 +In Hanglagen verhindern die meist selektiven Entwässerungen eine Wiedervernässung unterliegender fruchtbarer Kulturlandböden. \\
 +In rutschgefährdeten Gebieten dienen selektive Drainagen der Stabilisierung der vom Abrutschen bedrohten obersten Bodenschichten. Sie wirken der Bildung von Murgängen entgegen (vgl. [[300:​340|340 Unwetterschäden]]).
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 +=====Methoden und Verfahren=====
 +Die Planung und Projektierung von Entwässerungsanlagen zur Regelung des Wasserhaushalts setzt die **Kenntnisse über die Zusammenhänge und Wechselwirkungen** zwischen der Zusammensetzung sowie dem Verhalten des Bodens und den örtlichen Verhältnissen mit dem Zu- und Abfluss von Oberflächenwasser (Tagwasser) sowie unterirdisch fliessendem Hang- und Grundwasser voraus.\\
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 +**Planung und Dimensionierung von Entwässerungsanlagen**\\
 +Die Planung und Dimensionierung der Entwässerungsanlage orientiert sich an den örtlichen Gegebenheiten wie Geländeneigung,​ Geologie, Bodengefüge,​ Speicherfähigkeit des Bodens und weiteren Faktoren mehr.\\
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 +Für die Wahl des Entwässerungsverfahrens und die Dimensionierung von Entwässerungssystemen wird auf folgende Publikation verwiesen:
 +"​Landwirtschaftliches Meliorationswesen,​ Zweiter Teil: Regelung des Wasserhaushalts"​ (Hunkeler, Grubinger, Tanner) 1975.\\
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 +Bei den Wasser aufnehmenden,​ gelochten Rohren ist je nach Bodentyp und den örtlichen Verhältnissen geeignetes Filtermaterial zu verwenden. Diesbezüglich wird auf das Excel-Dokument [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​15_KoernungVanGENUCHTEN_ExKBo_BpDraenKursSl30.xls|"​Berechnungen:​ Korngrössen-Verteilung"​]] verwiesen.
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 +Weitere grundlegende Hinweise zum landwirtschaftlichen Wasserbau und zur Projektierung von Entwässerungssystemen finden sich in folgender Publikation:​ [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​Landw_Wasserbau_Muth_1974.pdf|"​Wasserbau,​ Landwirtschaftlicher Wasserbau, Bodenkultur"​ (Muth, Werner Ingenieur Texte 35, 1974, 13MB)]]
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 +Neben den beschriebenen Entwässerungsmassnahmen bestehen weitere **meliorative Bodenverbesserungsmassnahmen** zur Verbesserung der Bodenstruktur zu Gunsten des optimalen Wachstums von Kulturpflanzen. Weitere Hinweise zu den Massnahmen offener Graben, Ableitung, Sammler, Sauger, Sickergraben,​ Maulwurfdrainage,​ Tiefenlockerung,​ Ackerkrumenlockerung,​ Tiefendüngung und dem Pflanzenbau finden sich in:
 +[[https://​www.baselland.ch/​politik-und-behorden/​direktionen/​volkswirtschafts-und-gesundheitsdirektion/​landw-zentrum-ebenrain/​files/​melioration/​mel-mass-wasserhaushalt.pdf|Verbesserung Wasserhaushalt im Kulturland (BL)]].
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 +**Bodenschutz**\\
 +Schon bei der Planung und Projektierung einer Entwässerungsanlage sind die Belange des qualitativen Bodenschutzes im Hinblick auf den späteren Bau zu beachten und ins Projekt einfliessen zu lassen. Dies gilt sowohl für die eigentlichen Bauarbeiten der Entwässerungsanlagen als auch für überschüssiges Bodenmaterial,​ insbesondere aus dem B- und C-Horizont. \\
 +Gute Projekte enthalten Bodenschutz relevante Angaben und Regelungen schon in den Submissionsunterlagen. Weitere Ausführungen zum Bodenschutz [[400:​420:​424|siehe 424 Wasserhaushalt]].
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 +**Beanspruchung von Gewässerschutzzonen**\\
 +In der Regel werden in Gewässerschutzzonen keine Entwässerungssysteme neu geplant und gebaut. Die Projektierung hat die allfällige Beanspruchung von Boden im Bereich von Gewässerschutzzonen zu behandeln. Dabei sind die entsprechenden gesetzlichen Grundlagen zu berücksichtigen (v.a. [[http://​www.admin.ch/​ch/​d/​sr/​c814_20.html|GSchG 814.20]]). ​
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 +Das **Anschliessen von neuen Entwässerungsanlagen** an bestehende, mit Meliorationsbeiträgen von Bund und Kanton unterstützte Anlagen, sind bewilligungspflichtig ([[http://​www.admin.ch/​opc/​de/​classified-compilation/​19983407/​index.html#​a99|Art. 99 LwG]]). Eigentümer und Eigentümerinnen von Grundstücken,​ Werken oder Anlagen, die mit Beiträgen unterstützt worden sind, haben den Anschluss weiterer Werke zu dulden, wenn dieser nach den natürlichen und technischen Verhältnissen zweckmässig ist. Der Kanton entscheidet über den Anschluss und setzt für die Benutzung des bestehenden Werkes eine angemessene Vergütung fest, sofern eine solche gerechtfertigt ist.
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 +Das **Vorgehen** bei der Projektierung einer Entwässerungsanlage kann in sechs Schritte ​ gegliedert werden (nach Storchenegger I., 2014: [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​20_GrobEntwurfGesamtUndAbteilungen.pdf| Grobentwurf (Kap.20)]] und [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​30_RixtungLageDrainStraenge.ppt|Auslegung Drainagenstränge (Kap.30)]])
 +  *  Grundlagenbeschaffung (Geländeaufnahmen bzw. -modelle, Bodenprofile,​ weitere örtliche Gegebenheiten und verfügbare Informationen,​ amtliche Vorgaben und gesetzliche Regelungen usw.)
 +  *  Festlegen der Einmündung in den Vorfluter\\
 +  *  Grobentwurf der Gesamtanlage sowie Anordnung der Drainabteilungen bei systematischen Entwässerungen
 +  *  Richtung der Entwässerungszüge bezüglich des Gefälles (örtliche Verhältnisse beachten)
 +  *  Entwurf und Grobbemessung der Drainabteilung bei systematischen Entwässerungen sowie der Rohrnennweiten und des Materials\\
 +  *  Entwurf und Bemessung der Sammler und Sauger im Längenprofil mit den Entwässerungsbauwerken
 +  *  Kontrolle der Einlaufbedingungen zum Vorfluter
 +
 +Für die landwirtschaftliche Entwässerung sind folgende Bemessungselemente von Bedeutung:
 +  *  Draintiefe\\
 +  *  Drainabstand\\
 +  *  Drainrohr\\
 +  *  Filter\\
 +
 +Bemessungsgrundlagen befinden sich in Storchenegger I., 2014; Kapitel 10: [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​10_Bp_Wohin_mit_dem_Wasser.pdf| Erläuterungen]] ​ und [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​10_VorfluterBerexnung_Var_BoeFktSerien.xls| Berechnungsformular]] ​ und bezüglich Kornverteilung und Lagerungsdichte in (Storchenegger I., 2014; [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​15_BpDraenRelevanteBodenKennwert.pdf| Bodenkennwerte (Kap. 15)]])\\ ​
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 +Die Berechnung einer Drainabteilung findet sich in Storchenegger I., 2014; Kapitel 40: [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​40_DrainbeetBemessung.xls| Berechnungsformular (.xls)]] und [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​40_DrainbeetBemessung.pdf | Erläuterung]]. ​
 +
 +Die Ursache und Verhinderung der Verockerung,​ Verschlämmung,​ Verstopfung und Verdichtung wird im folgenden Artikel diskutiert: [[http://​dx.doi.org/​10.5169/​seals-73361|Karlen,​ 1977]].
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 +Ein Beispiel zur Wasserhaushaltsmodellierung mit WaSiM-ETH bietet die Diplomarbeit [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​Wasserhaushaltsmodellierung_des_Windacheinzugsgebietes_mit_W.pdf |"​Wasserhaushaltsmodellierung des Windacheinzugsgebietes mit WaSiM-ETH und Ermittlung des Einflusses von Dränagen auf den Hochwasserabfluss"​]](Schirmer F., 2008)\\
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 +[[http://​de.wikipedia.org/​wiki/​Drainage_(technische_Systeme)|Link Wikipedia - Drainage - technische Systeme]]
 +=====Situation in der Schweiz=====
 +In der Schweiz werden heute keine grossflächigen Entwässerungsanlagen mehr geplant und ausgeführt,​ wohl aber in weiten Teilen der Welt, oft als Bestandteil von Bewässerungsanlagen (vgl. auch [[300:​330:​335|335 Projektierung Bewässerung]] und [[400:​420:​425|425 Realisierung Bewässerung]])\\
 + 
 +Mit den [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​15_BpDraenRelevanteBodenKennwert.pdf| hier gezeigten Beispielen]] lassen sich jedoch in der Schweiz gut bestehende Anlagen analysieren und geeignete Erhaltungs- und Ergänzungsmassnahmen planen und ausführen (vgl. auch [[400:​420:​424|424 Realisierung Wasserhaushalt,​ Bodenstruktur]]).\\
 +Die Publikation [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​Drainagen_in_der_Schweiz.pdf | "​Drainagen in der Schweiz – Zeitlicher Verlauf, aktuelle Datenlage und Einfluss auf die Landschaftsentwicklung"​ (Seit, N. J., 2013) (25MB)]] gibt einen vertieften Einblick zur Situation in der Schweiz.\\ ​
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 +Das BLW hat im Jahre 2010 eine Umfrage zur Situation der Drainagen in der Schweiz durchgeführt:​
 +  *  [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​Landwirtschaftliche_Drainagen_der_Schweiz_quo_vadis.pdf| "​Landwirtschaftliche Drainagen in der Schweiz – quo vadis" (Präsentation der Resultate).]]\\
 +  *  [[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​Drainagen_in_der_Schweiz.pdf | "Stand der Drainagen in der Schweiz – Bilanz der Umfrage 2008" (vollständiger Bericht 25MB).]]\\ ​
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 +Gemäss Daten der Kantone sind insgesamt rund 192 000 ha landwirtschaftliche Flächen drainiert, was 4,7 % der Fläche der Schweiz bzw. knapp einem Fünftel (18.1 %) der landwirtschaftlichen Nutzfläche (LN) entspricht. Die ausgedehntesten drainierten Flächen findet man in den Kantonen VD, BE, ZH, FR, SG, AG und TG mit drainierten Flächen von jeweils über 10 000 ha. Diese machen 75 % der drainierten Flächen der Schweiz aus. In Bezug auf die Fruchtfolgeflächen (FFF) und gemäss vorsichtiger Schätzung des BLW bei fehlenden Daten zeigen die Ergebnisse der Umfrage, dass rund 70 % der drainierten Flächen FFF sind und 30 % der FFF drainiert sind.\\
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 +=====Situation in anderen Ländern=====
 +Niederlande:​\\
 +[[http://​www.wikimelio.ch/​dok/​Wasserhaushalt_Draenung_und_Moorsackung_in_landwirtschaftlic.pdf | "​Wasserhaushalt,​ Dränung und Moorsackung in landwirtschaftlich genutzten Niedermooren in den Niederlanden"​]] (Schouwenaars,​ J. et Fryslan, W.).
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 +[[this>​doku.php?​id=de:​300:​330:​334&​do=export_pdf|{{::​pdflogo.png|Download der Seite als PDF}}]]
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